近年来，以CO₂为主的温室气体排放量迅速增加，造成的温室效应对人类赖以生存的自然环境产生了不良影响。在众多 CO₂ 减排的技术中，光催化还原CO₂可以从环境补救和能源生产两个方面解决该类问题。但是CO₂的分子结构非常稳定，因此亟需开发一种能够促进电荷分离和转移的光催化剂，使其为 CO₂还原转化提供所需电子。

近日，兰州大学唐瑜教授团队开发了一种基于金属有机框架(MOFs)转换诱导预成核制备固溶体-氧化物异质结光催化剂的普适性合成策略。

首先，将MOF(Ti)转化成由MOF(Ce)和无定形TiO₂组成的复合材料，即实现不同拓扑结构的MOFs间的转变。转移金属化过程中TiO₂的预先成核为成功合成大半径Ce⁴⁺溶解到小半径的Ti⁴⁺中形成Ce_1-xTi_xO₂固溶体奠定了基础。继而通过内源溢出，使CeO₂溶解过饱和，从而形成异质结构Ce_1-xTi_xO₂/CeO₂。从透射电镜图可以看到异质结构的形成，从原子级元素分布图可以看到固溶体部分Ce、Ti占据相图的原子位点。

分子中原子的定量能量和量子理论拓扑分析表明，即使Ti、Ce原子差异较大，MOFs间转移金属化的的第一步仍是原子取代反应。通过动力学研究模拟了该具体反应过程。

电荷转移动力学和DFT计算表明催化剂表面可以保留更多的电子参与光还原反应。

这项工作不仅发展了一种通过MOFs之间转化制备异质结构催化剂的方法，而且开辟了一类新型的固溶体-氧化物异质结催化剂。